Магнитные элементы электронных устройств.-2

61

Размерные и эффективные параметры кольцевого сердечника

MP3510LDGC представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Размерные и эффективные параметры кольцевого сердечника

MP3510LDGC фирмы Hitachi

При выполнении этого условия плотность тока дросселя не будет пре-

вышать начальную расчетную, которая задается или определяется из соот-

ношения

Для рассматриваемого случая плотность тока

чины плотности тока, найденной с использованием формулы (4.6) и это до-

пустимо. Недопустимо, когда заданное значение плотности тока превышает

ботчика магнитных элементов есть опыт, который накапливается в процессе разработки и внедрения функциональных узлов энергетической электроники.

Можно также использовать рекомендации, найденные в научно-технической литературе.

Выбор провода проведем, исходя из заданной плотности тока j 2,5А / мм 2 . Выберем стандартный отечественный медный эмалирован-

ный провод круглого сечения с номинальным диаметром медной проволоки

2,50 мм, площадью сечения жилы Sпр. выбранного 4,909 мм 2 . Основные

размеры выбранного провода и проводов, близких по диаметру к выбранно-

63

Таблица 4.3 – Основные размеры отечественных медных эмалированных

проводов круглого сечения с номинальным диаметром (1,8 – 2,5) мм.

и провода с номинальным диаметром проволоки d пр. ном 2,12 мм , приме-

нение которого приводит к плотности тока

А вот провод с номинальным диаметром проволоки dпр. ном 2,00 мм уже не может использоваться для обмотки дросселя, так как в этом случае

где AL – величина индуктивности на виток.

По заданию дроссель должен иметь минимальный магнитный поток рассеяния. Для снижения поля рассеяния дросселя тороидальной конструк-

ции его обмотку рекомендуется располагать только в один ряд.

Обмотка дросселя располагается в один ряд, если выполняется условие

где о – удельное электрическое сопротивление медного провода обмотки

при начальной температуре Tо ; – средняя длина одного витка обмотки

65

дросселя; k т – коэффициент увеличения удельного электрического сопро-

тивления провода обмотки вследствие нагрева; Sпр – площадь сечения жилы

провода.

Средняя длина одного витка обмотки дросселя определяется с исполь-

зованием геометрии сердечника по формуле

Подставляя числовые значения, представленные в таблице 4.2, находим среднюю длину одного витка обмотки дросселя

66

Тогда сопротивление обмотки дросселя

где I ср – среднее по модулю значение тока в обмотке дросселя.

Определим амплитуду переменной составляющей магнитной индукции

в материале сердечника по формуле

Определим постоянную составляющую магнитной индукции в матери-

але кольцевого сердечника MP3510LDGC

где I – постоянная составляющая тока дросселя (тока подмагничивания).

Зная амплитуду переменной и постоянной составляющей магнитной индукции в материале сердечника, определим максимальное значение маг-

нитной индукции в материале кольцевого сердечника MP3510LDGC дроссе-

67

ля в результате намотки 17 витков.

Bm B B~ 0,74+0,062 = 0,80 Тл.

Потери мощности в сердечнике дросселя определяют, используя либо

графики p f Bm зависимости удельных потерь мощности от величины

максимальной магнитной индукции при частоте f const , либо эмпириче-

f – частота, [кГц]; B~ – переменная составляющая магнитной индукции в

материале сердечника, [Тл].

Используя формулу (4.15), определим величину удельных потерь мощ-

ности в материале кольцевого сердечника MP3510LDGC при частоте 100

кГц и амплитуде переменной составляющей магнитной индукции 0,062 Тл

где M – масса сердечника, [кг].

Тогда потери мощности в кольцевом сердечнике MP3510LDGC при частоте 100 кГц и амплитуде переменной составляющей магнитной индукции

0,062 Тл составят

Обратите внимание на величину потерь мощности в обмотке дросселя и на величину потерь мощности в материале сердечника дросселя:

ства можно, увеличив плотность тока. Предлагается это выполнить самостоя-

тельно, увеличив плотность тока до величины, определяемой, например,

охлаждении; Пдр – площадь поверхности охлаждения дросселя.

Поверхность охлаждения дросселя приближенно определяется с ис-

пользованием геометрии сердечника по формуле

Подставляя числовые значения, представленные в таблице 4.2, находим площадь поверхности охлаждения дросселя

Подставляя числовые значения в формулу (4.17), находим перегрев

дросселя

Отметим, что при большом токе подмагничивания магнитная проница-

емость материала сердечника, а, следовательно, и индуктивность дросселя уменьшаются. Для того, чтобы этого не допустить необходимо либо выбрать сердечник большего типоразмера, либо увеличить число витков дросселя.

4.2 Методика расчета конструктивных и электромагнитных

параметров дросселя переменного тока

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА. Индуктивность дросселя

L 15мкГн. Амплитуда синусоидального тока в обмотке дросселя

I max 6А . Частота f 300 кГц . Перегрев дросселя не должен превышать

50 °C.

Определение (расчет) конструктивных и электромагнитных параметров дросселя переменного тока предполагает выполнение ряда последователь-

ных шагов.

Первым шагом расчета является выбор типоразмера магнитопровода дросселя. Для выбора типоразмера магнитопровода определяется произведе-

ние площади окна Sок магнитопровода на площадь Sм поперечного сечения магнитного материала магнитопровода по формуле

kок – коэффициент заполнения окна магнитопровода медью; k ф – коэффици-

ент формы тока; k j – коэффициент, величина которого зависит от перегрева

T (табл. 2.1); Bm – максимальное значение магнитной индукции; y – пока-

70

затель степени, значение которого зависит от конфигурации сердечника, ма-

териала сердечника и от соотношения потерь в обмотке и в магнитопроводе

дросселя (таблица 4.1).

Физические величины, входящие в уравнение (4.19), имеют размер-

ность физических величин, принятых в системе СИ: Sм Sок – м 4 ;

При столь высокой частоте эта формула является ориентировочной, но ее применение позволяет свести число итераций при выборе типоразмера магнитопровода к минимуму.

Наиболее распространенными применениями ферритовых RM-

сердечников являются высокостабильные высокоточные индуктивности, ха-

рактеризующиеся высокой добротностью [1]. Поэтому выбираем сердечник конфигурации RM (чашечный) из ферритового материала N 87 фирмы Epcos.

где Imax – амплитудное значение синусоидального тока в обмотке дросселя.

Подставляя числовые значения, находим полную (расчетную) мощ-

ность дросселя

р

Максимальную индукцию в сердечнике с учетом частоты тока в обмот-

ке дросселя f 300кГц примем равной 0,06 Тл – Bm 0,06 Тл.